138억 년 전 빅뱅에 의해 탄생한 원소는 우주에 존재하는 다양한 물질의 기본 구성요소이다. 지구도 바다도 우리 인체도 원소의 조합이다. 이와 같은 원소의 형태와 활용된 예시를 직접 사진으로 확인해보자.
원소는 2016년까지 총 118종류가 명명되었다. 자연에 존재하는 원소는 약 90종류이고, 나머지는 입자가속기를 통해 인공적으로 만들어진 원소이다. 또한 원소끼리 화학반응을 통해 만들어지는 화합물의 종류는 5천 만 종 이상으로, 앞으로도 그 수는 늘어날 것으로 보인다.
원소의 발견과 연구는 우리 삶을 변화시키고 발전시켰다. 그리고 우리는 그 원소의 시각적 형태를 직접 확인해 볼 수 있다!
우주는 약 138억 년 전 빅뱅에 의해 탄생했다. 탄생의 순간 우주에는 ‘쿼크’라 불리는 소립자가 이리저리 퍼졌으며 아직 원소는 존재하지 않았다. 그리고 0.0001초 후 우주의 온도가 떨어지자, 쿼크가 융합하여 중성자와 양성자가 만들어졌다.
양성자가 최초로 만들어진 원소인 수소의 원자핵이다. 그리고 얼마 지나지 않아 양성자와 중성자가 결합하기 시작해 헬륨, 리튬 등 가벼운 원소의 원자핵이 만들어졌다.
우주 탄생 후 약 3억 년이 지났을 때 수소 기체가 뭉쳐 최초의 별이 형성되었다. 빅뱅 이후 우주는 수소와 헬륨이 대부분이었으나 별 내부에서는 핵융합반응이 진행되었는데, 헬륨의 원자핵끼리 핵융합반응을 일으켜 탄소가 생성되었다. 그리고 그 탄소가 핵융합을 일으켜 더욱 무거운 원소를 만들어냈다. 이런 과정이 반복된 결과, 산소와 규소를 비롯한 철까지의 원소가 만들어졌다. 하지만 철보다 무거운 원소는 별 내부의 핵융합반응을 통해서는 생성되지 않는다. 별은 이윽고 대폭발함으로써 일생을 마치게 되는데, 철 이후의 원소는 이 초신성 폭발에 의해 생성되는 것으로 여겨진다.
인류가 최초로 발견하고 이용한 원소는 탄소, 금, 은, 구리, 주석, 납, 철 등이었다. 중세에는 연금술 실험 도중 아연이 발견되었고 이어서 안티몬, 비소 등이 발견되었다.
하지만 원소가 본격적으로 발견되기 시작한 것은 18세기 후반, 즉 근대 화학이 발전하고부터의 일이었다. 이후 영국의 화학자 돌턴이 원자설을 제안하며, 원자는 실제로 존재하고 각각 특정의 질량(원자량)이 있다는 사실을 발표했다. 그러는 사이 비슷한 화학적 성질을 가진 원소들이 발견되면서 원소들 사이에 어떤 법칙성이 있을 것이라 여겨지게 되었다.
그 법칙성을 논리적으로 정리하는 데 성공한 사람이 19세기 러시아 화학자인 멘델레예프였다. 멘델레예프는 그때까지 발견된 원소들을 수소, 질소, 탄소와 같이 가벼운 원소에서부터 차례로 배열해본 결과 주기적으로 성질이 비슷한 원소가 나타난다는 사실을 깨달았다. 1869년 발표된 그의 주기율표는 더욱 발전하여 현재까지 사용되고 있는 주기율표가 되었다. 그리고 이제 과학자들은 인공원소를 만드는 단계까지 왔다.
원소는 우리의 몸을 비롯해 지구상 모든 것들을 구성하는 기초이다. 심지어 우주도 원소의 조합으로 이루어져 있다. 우리는 끊임없이 원소를 연구하고 새로운 화합물을 만들며 우리 삶을 변화시키고 있다. 이제 이런 원소가 어떻게 이용되고 있는지 직접 사진으로 만나보자!
원소 주기율표 10
원소의 기본 12
1 원소란 무엇인가? 12
2 원소와 원자의 차이 13
3 원소의 기원 14
4 원소의 발견 16
5 주기율표 보는 법 17
1 H 수소 22
2 He 헬륨 24
3 Li 리튬 30
4 Be 베릴륨 32
5 B 붕소 33
6 C 탄소 34
7 N 질소 36
8 O 산소 37
9 F 불소(플루오린) 38
10 N 네온 39
11 Na 소듐(나트륨) 44
12 Mg 마그네슘 46
13 Al 알루미늄 48
14 Si 규소 50
15 P 인 52
16 S 황 53
17 Cl 염소 54
18 Ar 아르곤 55
19 K 칼륨(포타슘) 60
20 Ca 칼슘 62
21 Sc 스칸듐 64
22 Ti 티타늄(타이타늄) 65
23 V 바나듐 66
24 Cr 크롬 67
25 Mn 망간 68
26 Fe 철 70
27 Co 코발트 72
28 Ni 니켈 73
29 Cu 구리 74
30 Zn 아연 76
31 Ga 갈륨 78
32 Ge 게르마늄(저마늄) 79
33 As 비소 80
34 Se 셀레늄 81
35 Br 브롬 82
36 Kr 크립톤 83
37 Rb 루비듐 88
38 Sr 스트론튬 89
39 Y 이트륨 90
40 Zr 지르코늄 91
41 Nb 나이오븀 92
42 Mo 몰리브덴 93
43 Tc 테크네튬 94
44 Ru 루테늄 95
45 Rh 로듐 96
46 Pd 팔라듐 97
47 Ag 은 98
48 Cd 카드뮴 100
49 In 인듐 101
50 Sn 주석 102
51 Sb 안티몬 10...3
52 Te 텔루륨 104
53 I 요오드(아이오딘) 105
54 Xe 제논 106
55 Cs 세슘 112
56 Ba 바륨 113
57 La 란탄 114
58 Ce 세륨 115
59 Pr 프라세오디뮴 116
60 Nd 네오디뮴 117
61 Pm 프로메튬 118
62 Sm 사마륨 119
63 Eu 유로퓸 120
64 Gd 가돌리늄 121
65 Tb 터븀 122
66 Dy 디스프로슘 123
67 Ho 홀뮴 124
68 Er 어븀 125
69 Tm 툴륨 126
70 Yb 이터븀 127
71 Lu 루테튬 128
72 Hf 하프늄 129
73 Ta 탄탈럼 130
74 W 텅스텐 132
75 Re 레늄 134
76 Os 오스뮴 135
77 Ir 이리듐 136
78 Pt 백금 137
79 Au 금 138
80 Hg 수은 140
81 Ti 탈륨 141
82 Pb 납 142
83 Bi 비스무트 144
84 Po 폴로늄 145
85 At 아스타틴 146
86 Rn 라돈 147
87 Fr 프랑슘 152
88 Ra 라듐 153
89 Ac 악티늄 154
90 Th 토륨 155
91 Pa 프로탁티늄 156
92 U 우라늄 157
93 Np 넵투늄 158
94 Pu 플루토늄 159
95 Am 아메리슘 160
96 Cm 퀴륨 161
97 Bk 버클륨 161
98 Cf 칼리포늄 162
99 Es 아인슈타이늄 162
100 Fm 페르뮴 163
101 Md 멘델레븀 164
102 No 노벨륨 164
103 Lr 로렌슘 165
104 Rf 러더포듐 166
105 Db 더브늄 166
106 Sg 시보 167
107 Bh 보륨 167
108 Hs 하슘 168
109 Mt 마이트너륨 168
110 Ds 다름스타튬 169
111 Rg 렌트게늄 169
112 Cn 코페르니슘 170
113 Nh 니호늄 170
114 Fl 플레로븀 171
115 Mc 모스코븀 171
116 Lv 리버모륨 172
117 Ts 테네신 172
118 Og 오가네손 173
원소의 생성 과정 26
매우 치열한 국제분쟁의 쟁점 40
미네랄은 독이 되기도, 약이 되기도 한다? 56
자연계의 균형이 무너지는 순간 84
고유의 색을 내는 원소 107
붕괴하는 ‘불안정 원소’란? 109
화학의 발전에 기여한 인물들 148
21세기판 연금술 174
한눈에 보는 원소명의 유래(발견연도 순) 178
참고문헌 182
이미지 저작권 183
오시마 켄이치 [저]
원형원 [저]
오시마 켄이치 [저]
쓰쿠바 대학교 명예교수(이학박사). 1946년 군마 출생. 도호쿠 대학교 이학부 졸업 후 동대학원 이학연구과 박사과정 수료. 나고야 대학교 공학부 조교수를 거쳐 쓰쿠바 대학교 물리공학 및 물질공학 교수를 역임했다. 2011년부터는 쓰쿠바 대학교 교육사회연계 추진실의 특임교수로 재직 중이다. 전문분야는 X-선•중성자선 산란법을 이용한 무기물질의 결정구조 해석이다.
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